Der Artikel kompakt zusammengefasst
■ Die Elektrifizierung von Mobilität und Wärme verändert in Kombination mit Photovoltaik-Anlagen und Stromspeichern die Energiebilanz und die Energiekosten von Gebäuden.
■ Ein wesentlicher Aspekt ist dabei das dezentrale Energiemanagement. Der zeitlich stark unterschiedliche Preis von Elektrizität und Netzentgelten bietet viele Chancen – eine komfortable Nutzung ist jedoch nur über eine Automatisierung zu erreichen.
■ Das intelligente Zusammenwirken von erzeugtem Strom, Netzentnahme oder -einspeisung, steuerbarem Verbrauch sowie elektrischer und thermischer Speicherung organisiert ein mit einem Smart Meter verbundenes Home Energy Management System (HEMS).
Theben AG / Made with Google AI
Die Energiewelt von Wohngebäuden verändert sich schlagartig, wenn ein Home Energy Management System (HEMS) als Energiezentrale die Verbräuche aktiv steuert, den Eigenstromverbrauch optimiert, Lastspitzen reduziert, die Netzstabilität verbessert, den Nutzerkomfort erhöht und die Energiekosten senkt.
Die Energiewende verschiebt das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch immer stärker in Richtung dezentraler, volatiler Stromquellen. Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeicher, Wärmepumpen und E-Mobilität prägen immer stärker die Gebäudetechnik und die Energiebilanz von Gebäuden. Damit diese Komponenten nicht nur nebeneinander existieren, sondern intelligent zusammenarbeiten, benötigen Gebäude ein zentrales Steuerorgan: das Home Energy Management System. HEMS sind weit mehr als ein Bindeglied zwischen Photovoltaik und Stromspeicher. Sie koordinieren sämtliche Energieflüsse im Gebäude, optimieren den Eigenverbrauch, senken Lastspitzen, verbessern die Netzstabilität und erhöhen gleichzeitig den Nutzerkomfort.
Besonders eindrücklich zeigt dies die HEMS-Plattform von Theben. Das System wird lokal verbaut, arbeitet ohne cloudbasierte Abhängigkeiten und reagiert mit Schaltzeiten im Millisekundenbereich auf Netzsignale oder prognostizierte Preisverläufe. Da bis zum Jahr 2030 laut gesetzlicher Vorgaben 95 % der steuerbaren Verbrauchseinrichtungen kommunikationsfähig eingebunden sein müssen, wird ein HEMS zu einer Schlüsseltechnologie im Wohn- und Kleingewerbebereich.
Netzdienlich die Energiekosten senken
HEMS bündeln Daten aus Smart Metern, Wechselrichtern, Speichern, Wärmepumpen, Wallboxen und Haushaltsstromkreisen. Sie greifen auf Prognosen zum Photovoltaik-Ertrag, zum Wetter, zu Verbräuchen und Börsenstrompreisen zu und steuern auf dieser Basis die angeschlossenen Geräte zeitlich und energetisch bzw. finanziell optimal.
Theben AG
Im Ergebnis wird Strom bevorzugt genutzt, wenn er günstig oder reichlich vorhanden ist, während teure oder angespannte Netzsituationen automatisch entlastet werden. Die Kommunikation erfolgt über bewährte Protokolle wie Modbus TCP/RTU, Sunspec oder HTTP-APIs. Damit bleibt das System auch bei Nachrüstung in Bestandsgebäuden kompatibel und zukunftssicher.
Mit dem novellierten Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) und den zugehörigen BNetzA-Festlegungen zu § 14a EnWG gilt, dass seit 2024 neu in Betrieb genommene Steuerbare Verbrauchseinrichtungen (SteuVE oder sVE), das sind ab einer definierten Nenn-Anschlussleistung Wärmepumpen, Wallboxen, Stromspeicher sowie Klimaanlagen, durch den Verteilnetzbetreiber temporär gedrosselt werden dürfen, um kritische Netzsituationen zu entschärfen.
Im Gegenzug profitieren die SteuVE-Betreiber von reduzierten Netzentgelten, wenn sie am §14a-EnWG-Regelwerk teilnehmen (müssen). Ein HEMS schafft dafür technische Grundlagen. Es erkennt Signale aus dem Smart-Meter-Gateway bzw. einer Steuerbox, priorisiert Verbraucher und nutzt gezielt lokale Speicher, um Komforteinbußen zu vermeiden. Und: Je mehr Haushalte in einem Netzbereich von einem HEWS gesteuert werden, desto unwahrscheinlicher wird das Auftreten kritische Netzsituationen bzw. desto flexibler und günstiger kann die Transformation des Verteilnetzes erfolgen.
Planung und Installation
Der Weg zu einem HEMS beginnt häufig im Zuge energetischer Sanierungen oder beim Einbau neuer PV-Anlagen, Stromspeicher oder Heizungs-Wärmepumpen. In Neubauten sollten HEMS ohnehin integraler Bestandteil der Gebäudetechnik sein. Notwendig sind ein digitaler Stromzähler oder ein vollständiges intelligentes Messsystem, eine geeignete Kommunikationsanbindung und kompatible Endgeräte. Der kompakte EnergyManager von Theben benötigt lediglich vier Teilungseinheiten im Schaltschrank und kann sowohl innerhalb des Zählerschranks als auch in einem separaten Gehäuse platziert werden.
Praxisbeispiel: Dynamisches Netzentgelt mit Modul 1 und 3
Modul 3
Beim zusätzlichen Modul 3 mit zeitvariablem Netzentgelt-Arbeitspreis (N-AP) obliegt die Ausgestaltung der Zeitfenster für die Standardtarifstufe, die Hochlasttarifstufe (HT) und die Niedriglasttarifstufe (NT) dem Verteilnetzbetreiber. Dabei gilt für das Verhältnis HT zu NT, dass bei einem hypothetischen Verbraucher mit einer Netzentnahme gemäß dem Standardlastprofil für Haushaltskunden (H0) beim Netzentgelt für die Arbeit kein Unterschied zwischen der Netzentnahme mit Modul 3 und einer klassischen Entnahme ohne Leistungsmessung entsteht.
Der N-AP in der Standardtarifstufe entspricht im Modul 3 grundsätzlich dem N-AP für die Netzentnahme ohne Leistungsmessung. Der Verteilnetzbetreiber muss eine Hochlasttarifstufe (HT) und eine Niedriglasttarifstufe (NT) bilden und in mindestens zwei Quartalen eines Jahres abrechnen. Im gegebenenfalls übrigen Zeitraum gilt die Standardtarifstufe.
Die Hochlasttarifstufe muss in aktiven Quartalen in mindestens 2 Stunden eines Tages abgerechnet werden und darf die Standardtarifstufe um maximal 100 % übersteigen. Die Niedriglasttarifstufe ist im Korridor zwischen 10 und 40 % der Standardtarifstufe zu bilden. Und insgesamt muss die Tarifierung, wie oben beschreiben, für den hypothetischen Verbraucher indifferent gegenüber der reinen Standardtarifstufe sein. Die Tarifstufen werden in einem 15-Minuten-Raster angelegt.
Ein Einfamilienhaus mit PV-Anlage, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Smart Meter liefert ein greifbares Bild der täglichen Arbeit eines HEMS. Der Nutzer hat sich für ein Netzentgeltmodell entschieden, das aus dem obligatorischen Grundmodul (Modul 1) und dem Anreizmodul (Modul 3) besteht. Während Modul 1 eine pauschale Entgeltreduzierung vorsieht, ermöglicht Modul 3 dynamische Netzentgelt-Arbeitspreise mit drei Tarifstufen (siehe Info-Kasten).
Bei der Ersteinrichtung wird die Anlage beim Verteilnetzbetreiber als Steuerbare Verbrauchseinrichtung registriert. Thebens EnergyManager übernimmt anschließend die interne Orchestrierung. Über den optischen oder digitalen Zählerkanal gelangen sekundengenaue Messwerte ins System. Parallel fließen Strompreisprognosen bzw. konkrete Day-Ahead-Börsenstrompreise, Wetterdaten und Verbrauchskurven ein. Auf dieser Grundlage entscheidet das HEMS, ob der Batteriespeicher geladen oder entladen wird, ob die Wärmepumpe vorauseilend aktiviert oder ihre Leistung minimiert wird oder ob der Haushalt aus dem Stromnetz, mit Eigenstrom oder anteilig aus dem Batteriespeicher versorgt wird.
Aktiviert der Strom-Netzbetreiber aufgrund einer kritischen Auslastung ein Dimmungssignal, reagiert das System sofort. Das Theben-HEMS reduziert die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe, verschiebt Ladevorgänge oder verändert Prioritäten. Ein Komfortverlust tritt nicht auf, weil der Speicher als Puffer genutzt wird – ein Effekt, der ohne das HEMS kaum zu erzielen wäre.
Trotz hoher Automatisierung bindet das HEMS den Nutzer an den entscheidenden Punkten ein:
● Bestätigen der Gerätefreigaben (Steuerbarkeit).
● Aktivieren von Tarifmodulen und §14a-EnWG-Teilnahme.
● Kontrollieren und Bestätigen neuer Tarifblöcke.
● Festlegen von Komfortgrenzen (Speicher-Mindestladung, Warmwasserpriorität etc.).
● Optional: Vorgaben für Ladezeiten von Wallbox oder Haushaltsgeräten.
Im alltäglichen Betrieb übernehmen Prognosen, Sensorik und Schnittstellen die Arbeit – das System lernt Lastprofile und optimiert selbstständig.
Wirtschaftlichkeit und Förderfähigkeit
Ein HEMS trägt gut nachweisbar zu einer spürbaren Senkung der Stromkosten bei. Durch die vorausschauende Steuerung werden Lastspitzen vermieden, PV-Strom optimal genutzt und teure Tarifzeiten konsequent umgangen. Bei dynamischen Tarifen profitieren Haushalte zusätzlich von niedrigen Börsenpreisen oder sogar negativen Preisphasen. Je nach Nutzungsgrad amortisiert sich die Investition bereits nach rund einem Jahr, in konservativeren Szenarien nach spätestens drei Jahren.
Zudem existieren staatliche Förderungen. Je nach Bundesland und Einbausituation sind Zuschüsse über BAFA-Programme zur Heizungsoptimierung, KfW-Programme für Gebäudedigitalisierung oder Landesmittel zur Smart-Meter-Integration möglich. Allerdings werden die Förderprogramme unregelmäßig geändert oder auf andere Förderungen abgestimmt. Fachplaner sollten die Fördermöglichkeiten deshalb projektspezifisch inklusive eventueller Fristen prüfen.
Theben AG
Blick in die Gegenwart und die Zukunft
Mit fortschreitender Digitalisierung wird HEMS zum geregelten Bestandteil moderner Gebäude werden. Marktpreisbasierte Steuerung, flexiblere Schnittstellen, sektorübergreifende Optimierung zwischen Strom, Wärme und Mobilität sowie die Einbindung in Quartierskonzepte rücken in den Vordergrund. Die Kooperation zwischen Theben und dem Fraunhofer-Spin-off Wendeware verdeutlicht bereits, wie sich Hardware-Expertise und algorithmengestützte Energieoptimierung zu einer leistungsfähigen Gesamtlösung verbinden.
Das Theben-HEMS demonstriert bereits heute, wie technologische Offenheit, tiefe Steuerbarkeit und rechtliche Anschlussfähigkeit zu einem robusten, nachhaltigen und wirtschaftlichen Werkzeug für die Energiezukunft verschmelzen können. Es bietet die nötige Infrastruktur, um dynamische Strompreise, Wetterdaten, eigene Lastprofile und Netzdienlichkeit zu einem cleveren Gesamtsystem zu kombinieren. Die Ersteinrichtung schafft die Grundlage, danach laufen Energiemanagement, Lastverschiebung, Speicheroptimierung und §14a-EnWG-Konformität weitgehend automatisch.
Für Fachplaner und Installateure wird es damit zu einem Grundelement jeder modernen Energieplanung – und für Gebäudebetreiber zum Schlüssel für eine wirtschaftlich sinnvolle und netzdienliche Energieversorgung.
Fachberichte mit ähnlichen Themen bündelt das TGA+E-Dossier Energiemanagement
Ersteinrichtung: Schritt für Schritt
1. Montage und Netzwerkanbindung
Der Theben EnergyManager HEMS EM100 wird im Schaltschrank installiert und kann über Ethernet, Modbus TCP oder Modbus RTU mit Internet, Zählern, Smart Meter Gateway, Wechselrichtern, Batteriespeichern und Wärmepumpen verbunden werden.
2. Automatische Geräteerkennung und Inbetriebnahme-Assistent
Das HEMS erkennt kompatible Geräte selbstständig und ordnet sie korrekt zu. Dadurch verkürzt sich die Einrichtungszeit und mögliche Fehler werden minimiert. Wechselrichter, Speicher oder Zähler werden automatisch integriert, und die Software unterstützt den Nutzer Schritt für Schritt bei der Parametrierung.
3. Aktivieren der Steuerungsstrategien
Der Nutzer legt seine Prioritäten fest – zum Beispiel PV-Eigenverbrauch, maximale Einspeisung oder Kostenoptimierung nach dynamischem Tarif.
4. §14a-EnWG-Zustimmung
Für die Teilnahme an reduzierten Netzentgelten bestätigt der Nutzer, dass Wärmepumpe oder Wallbox bei Netzengpässen temporär gedrosselt werden dürfen. Das HEMS priorisiert automatisch andere Lasten oder nutzt Batteriestrom, um Komfortverlust zu vermeiden.
